黑塘水库灌区总体设计综述

左 毅

(贵州省黔东南州水利电力勘察设计院，贵州 凯里556000)

1 工程概况

项目区涉及施秉县两个乡镇，分别是白垛乡和甘溪乡，本次设计项目为一个灌区，即黑塘水库灌区。目前灌区内主要水源为黑塘水库、红卫水库和施秉县新红村地下水。本次设计拟新建1 座山塘和2 座提灌站并配套渠道等灌溉设施。黑塘水库于2008年完成除险加固，目前大坝运行正常，灌区内包含有黑塘水库总干渠1 条，干渠2 条，支渠6 条，全长60.2 km，这些渠道多已年久失修，渠道淤积、坍塌、渗漏严重，本次设计将对其进行防渗、清淤处理，以此来恢复灌区的正常灌溉，红卫水库于2008年完成除险加固，目前大坝运行正常，灌区内渠道全长23.5 km，这些渠道多已年久失修，渠道淤积、坍塌、渗漏严重，本次设计将对其进行防渗、清淤处理，以此来恢复灌区的正常灌溉。

本项目新建小山塘1 座，总库容4 万m3;新建提灌站2 座;新建倒虹管1 座;新建排涝渠1 条1.265 km;新建渠道4 条共计10.725 km，改造渠道10 条共计55.301 km，新建田间渠道8.37 km，敷设PE 输水管道3.985 km;项目建成能解决项目区779.33 hm2田土的灌溉用水问题。

2 黑塘水库灌区总体规划设计原则

在进行灌区设计规划中，主要按照以下4个原则进行:

1)对综合农业区划成果进行参照，以地区农业的生产特点、布局以及发展要求和灌区的水源可供水量为依据对灌区进行总体设计和规划，并且能够做到单位水量达到最大的增产效益。

2)以区域水土资源平衡和效益分析为依据，根据投资最小、效益最大的原则，对合理的灌溉工程方案进行选择和确定。

3)在各方面条件都满足和允许的条件之下，灌区在进行总体设计和规划的过程中，必须要兼顾防洪、排涝、防渍、水电、工业以及供水等各个方面的要求，在容易发生洪涝的地区必须要做好健全的排水系统规划，做好旱灾以及涝灾的有效预防和治理。

4)在对灌区水资源进行开发利用的过程中，必须要以符合全流域水利规划和保护生态环境的原则为基础，依据灌区实际情况采取地表水、地下水联合调度、大、中、小型水利设施兵种，蓄、引、排相集合，各种方式联合运用的方式，对当地的水资源进行充分的利用［1］。

总之，在对灌区进行总体规划的设计中，必须要考虑到各个方面的问题，要提前考虑到各种因素。所以，必须要进行全面的安排、综合开发、因地制宜以及保证时效，这样才能够对灌区总体设计的质量进行保证，从而保证灌区的综合效益的充分发挥。

3 黑塘灌区总体设计布置

3.1 山塘设计

3.1.1 高程设计

石家湾山塘大坝为重力坝，为5 级建筑物，根据规范规定，按10 a一遇洪水设计，20 a一遇洪水校核。根据调洪计算成果，石家湾山塘校核洪水位为1 049.50 m，正常蓄水位为1 049.00 m。经量算水库计算吹程D =0.3 km。根据气象统计，多年平均最大风速为12 m/s，计算风速分别为:正常情况18 m/s;校核情况12 m/s。

坝顶高程根据各种运行情况的水库静水位加上相应超高后的最大值确定。按下列两种运行情况计算，并取其较大值:

1)正常蓄水位+正常运用情况的坝顶超高。

2)校核洪水位+非常运用情况的坝顶超高。

坝顶超高按按规范《混凝土重力坝设计规范》:

式中:hc为安全加高，m;按规范SL319—2005 表8.1.1 的规定，正常蓄水位情况取0.4 m，校核洪水位情况取0.3 m;h1%为波高，m;hz为波浪中心线至正常或校核洪水位的高差，m;h1%、hz按规范SL319—2005 附录B.6 规定的公式计算。

从计算结果可知，校核洪水位为控制工况，此时坝顶高程1 050.164 m，为方便施工选取设计坝顶高程为1 050.50 m。

3.1.2 方案比较

本工程量较小，重力坝施工简单，地质满足建重力坝条件，本阶段拟C15 混凝土重力坝与M7.5 浆砌石重力坝进行方案比较。经过比较，C15 混凝土重力坝土建部分投资为90.74 万元，M7.5 浆砌石重力坝土建部分投资为85.61 万元，C15 混凝土重力坝方案比M7.5 浆砌石重力坝方案多5.13 万元，本着节省投资的原则，因此本次设计采用M7.5 浆砌石重力坝方案。

3.1.3 大坝结构布置

石家湾山塘设计坝型为M7.5 浆砌块石重力坝，最大坝高(非溢流坝段)11 m，坝体总长84.7 m，非溢流坝段长75.1 m，左岸23.4 m，右岸51.7 m，溢流坝段长8 m，坝顶宽度按《混凝土重力坝设计规范》(SL319—2005)8.1.3 取2.0 m，坝底宽7.71 m，上游边坡1∶0(上游面铅直)，下游面坝坡比取1∶0.7;坝体采用M7.5 浆砌石砌筑，大坝迎水面采用C15 钢筋混凝土防渗厚度50 cm，坝顶人行桥采用C25 钢筋混凝土，溢流堰面采用50 cm厚C25 钢筋混凝土，基础采用C15 混凝土填筑，厚1.0 m。

3.2 提灌站设计

黄土坡提灌站水源源于黑塘水库香合支渠，提灌站解决灌溉面积为16 hm2(葡萄园)。本泵站的水源为香合支渠，为防止淤泥进入泵站吸水管，设计在渠道边修建一座取水池，取水池底板高程为739.29 m，泵站在取水池中取水。提灌站取水池底板高程为739.29m，高位水池蓄水高程为751.80，故净扬程为12.51。

根据设计原则，泵站设计流量较小，且为灌溉供水，可选2 台机方案(一用一备)以减少装机台数节约机电设备、泵房土建投资，并可降低运行维护费用。

提水管线经过方案比较PE 管材比较适合埋管方式埋设，钢管易锈蚀不适合埋管，做支墩又占耕地太多，最后决定采用0.6 MPa的PE 管材作为提水管材能满足提水要求。本泵站设计流量为Q =60.30 m3/h，由于本泵站提水流量及扬程较小，确定泵站日工作时间为8 h，国内以生产的适用于本泵站扬程、流量和满足水位变幅要求的水泵有离心泵［2］。

甘地坪提灌站水源是公路边已打好的机井(详细资料见附件)，提灌站解决灌溉面积为28.67 hm2(猕猴桃园)。本泵站拟定安装高程为719.00 m，高位水池蓄水高程为817.30 m，故净扬程为98.30 m。根据设计原则，泵站设计流量较小，且为灌溉供水，可选2 台机方案(一用一备)以减少装机台数节约机电设备、泵房土建投资，并可降低运行维护费用。提水管线经过方案比较PE 管材比较适合埋管方式埋设，钢管易锈蚀不适合埋管，做支墩又占耕地太多，最后决定采用1.0 MPa的PE 管材作为提水管材能满足提水要求。本泵站设计流量为Q =24.71 m3/h，设计扬程为111．56 m，由于本泵站从深井提水，根据业主提供的成井资料(建议开采量/建议下泵深度:500 m3/d/37 ～40 m)，确定泵站日工作时间为20 h，国内已生产的适用于本泵站扬程、流量和满足水位变幅要求的水泵有深井泵。

3.3 渠道设计

本次设计拟新建渠道4 条共计10.725 km，改造渠道10 条共计55.301 km。

新建的渠道设计采用C15 混凝土砌筑，渠道边墙为10 cmC15 混凝土，渠道底板先用10 cm碎石垫层铺垫再浇筑10 cmC15 混凝土作为渠道底板，渠道背坡侧用60 cm ×30 cmM7.5 浆砌块石护坡兼作步道;改造的渠道保持原渠道设计断面不变，根据实际情况对其进行清淤、防渗等处理，对坍塌部分渠道应拆除原坍塌渠道，用C15 混凝土重新砌筑，渠道尺寸与原渠道保持一致。

3.4 灌区防洪

本次修建排涝渠总长1 265 m，按5 a一遇的排涝标准，排涝工程尽量减少对水流流态，泥沙运动，河岸稳定的影响，防止河道产生有害的冲刷和淤积，建筑物设计因地制宜，就地取材，降低工程造价。注意节约用地和开垦建设用地。排涝渠与城市建设相结合，注意设置便民设施等。

排涝渠按5 a一遇的排涝标准，复核两岸新建排涝渠工程，承担上翁哨的排涝任务，减少洪灾损失。确保在设计洪水频率下(P =20%)排涝区内人民群众的生命财产安全和农业生产安全，保证国民经济持续、稳定、健康地向前发展，并兼有美化城市环境和为城市今后发展创造有利条件的作用。

3.5 田间灌溉工程设计

根据《灌溉与排水工程设计规范》(GB50288—99)，结合当地实际情况，田间灌溉采用田间渠道方案(灌溉渠除外)，灌溉田间渠道设计过水断面为最小施工断面30 cm ×30 cm。边墙采用10 cm厚的混凝土C15 防渗，底板采用10 cm厚的C15 混凝土浇筑，软基底板下垫10 cm厚的碎石垫层。

为了搞好工程管理，合理用水，节约水资源，设计在主干渠给沿线支渠的供水口处的斗门采用DN150PE 管埋设，并设置放水闸阀控制，放水闸阀采用DN150PE 闸阀。主干渠或支渠给沿线田间渠道的供水口处的斗门采用DN110PE 管埋设，并设置放水闸阀控制，放水闸阀采用DN110PE 闸阀。根据地形和灌溉面积的实际情况，在主干渠或支渠上每隔200 ～400 m设一条田间渠道。

4 结 语

综上所述，灌区的总体规划和设计是一项非常复杂的工作，需要从全方位、多角度进行考虑和分析，从节约水资源的角度出发进行具体的灌区总体设计，从而对灌区的经济效益以及社会效益进行实现。

［1］黄智青. 东圳灌区混凝土防渗渠道设计、施工和运行的管理体会［J］. 科技信息:科学教研，2007(13):56－57.

［2］王有平. 新疆灌区节水改造小型渠道设计有关问题的探讨［J］. 新疆农业科技，2009(01):22－23.